臨夏市與和政縣城市內(nèi)澇氣象預警指標研究

張淑芳　常自祎　韋伯龍

摘要 氣象風險預警指標的確定是城市內(nèi)澇氣象風險預報預警業(yè)務中的關鍵技術問題。本文根據(jù)臨夏市政部門2006—2015年城市內(nèi)澇資料及相應時段臨夏城區(qū)自動氣象站逐小時降雨資料，綜合分析了臨夏城市內(nèi)澇的情況和造成內(nèi)澇的幾大因素，對內(nèi)澇進行了等級劃分，并研究了積水深度與降雨強度的關系。結合單站臨界雨量法和P-Ⅲ型頻率分析法，為城市內(nèi)澇氣象預報預警提供了依據(jù)，并建立了具有科學性、本地化、指標數(shù)量適度、適于量化的反映城市內(nèi)澇的預警指標。

關鍵詞 城市內(nèi)澇；雨量；預警指標；甘肅臨夏；和政縣

中圖分類號 TU998.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）04-0211-02

Abstract The key technology problem of weather risk forecast warning business is to determine the urban waterlogging weather risk early warning indicators. The situation of the urban waterlogging and several factors causing waterlogging were comprehensively analyzed according to urban waterlogging data during 2006-2015 from the Ministry of Linxia City，and hourly rainfall data from Automatic Meteorological Station of Linxia City. The hierarchical division of waterlogging and the relationship between water depth and rainfall intensity in Linxia City were conducted. Combined with single station critical rainfall method and P-Ⅲ type frequency analysis method，the basis was provided for urban waterlogging forecast warning，a scientific，localized，reasonable，moderate index and quantized early warning indicators reflecting urban waterlogging was set up.

Key words urban waterlogging；rainfall；early warning indicator；Linxia Gansu；Hezheng County

城市內(nèi)澇是指由于強降水或連續(xù)性降水超過城市排水能力致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災害的現(xiàn)象[1]。城市范圍內(nèi)地勢比較高的地區(qū)不容易形成積水，而地勢比較低洼的地區(qū)就容易形成內(nèi)澇，過去城市建設用地面積小，可選擇的區(qū)域比較大，一般都選擇地勢比較高的地區(qū)建設，而現(xiàn)在城市用地十分緊張，可選擇的余地少[2]。印度計劃委員會前委員Gilliat Parikh指出，極端天氣導致的城市內(nèi)澇是中國、印度等新興發(fā)展中國家城市化過程中面臨的問題[3]。城市內(nèi)澇的產(chǎn)生與氣象條件緊密相關，強降雨是致災的關鍵因素[4-6]。面對內(nèi)澇問題，德國從政府開始積極對雨水的“排”與“用”兩方面進行控制和推廣[7]。一方面，加強基礎設施建設，在地下建設雨水調(diào)蓄池，對排水水量進行控制；征收雨水排放費[8]。近年來，中國氣象局重點強化強對流天氣的短臨預報預警工作[9]。在此基礎上，本文試圖對造成臨夏州城市內(nèi)澇的深層次原因進行剖析，并建立了具有科學性、本地化、指標數(shù)量適度、適于量化、反映城市內(nèi)澇的預警指標。

1 導致內(nèi)澇的因素

1.1 降水強度

從圖1可以看出，臨夏市、和政縣城年平均降水強度均不是很大，在3.5～4.9 mm/d之間，降水強度大于河西（1.9～3.0 mm/d），但小于隴東（5.0～6.0 mm/d）。

臨夏市、和政縣城降水強度分布自南向北減小，臨夏市降水強度較小，而和政縣降水強度最大。4—9月中，4月降水強度最小，一年最大雨強出現(xiàn)在7—8月。在降水強度最大的7月、8月，是臨夏市、和政縣城大（暴）雨的多發(fā)時段，降水強度的大小，直接關系到是否會發(fā)生城市內(nèi)澇。

1.2 大雨、暴雨出現(xiàn)的頻率

臨夏市、和政縣城大雨日數(shù)平均為1～3 d，出現(xiàn)頻率在1%～3%之間（表1）。臨夏市、和政縣城暴雨日數(shù)出現(xiàn)的頻率最大為0.3%。特大暴雨只有和政縣（2009年8月3日）出現(xiàn)過，其頻率都不超過0.1%。大雨和暴雨除能滿足農(nóng)作物生長需水、緩解和解除旱情及有利于水庫蓄水外，可能帶來較嚴重的城市內(nèi)澇。

1.3 一日分時段最大降水量

據(jù)統(tǒng)計，臨夏市、和政縣10 min降水量在11.1～20.4 mm之間，最大值出現(xiàn)在和政縣（1971年7月10日）。1 h降水量在26.0～48.6 mm之間，最大值出現(xiàn)在臨夏市（1970年8月18日）（表2）。根據(jù)水土保持研究結果，1.0 mm/min的降水強度即對土壤有重大的侵蝕性。因此，在降水強度達到或超過10.0 mm/10 min出現(xiàn)頻率高的區(qū)域，要提前做好預防城市內(nèi)澇的準備。

2 城區(qū)內(nèi)澇預警指標閾值

2.1 指標分級及閾值

為了建立具有科學性、本地化、指標數(shù)量適度、適于量化的反映城市內(nèi)澇的預警指標，就需要對上述提出的城市內(nèi)澇進行分級。按照國家突發(fā)性公共事件四級響應機制，本文將各個指標分成4級，分別對應4級響應措施。首先需要確定對每個指標進行4級劃分的閾值。針對上述4個等級指標，提出如下指標分級閾值。

2.2 3 h累計降雨、淹沒水深、災度指標等級劃分

將3 h累計降雨（P3h）劃分成4級，參照國內(nèi)氣象部門目前對暴雨等級劃分的方法，對P3h按如下的標準劃分；在防汛預警中，淹沒水深（Hn）是一個關鍵指標，與成災范圍和災情損失密切相關。本文根據(jù)汛情的嚴重性和緊急程度、當前已造成的和預計的影響、引起的損失，根據(jù)災度的概念提出如表3所示的分級標準。

3 城市內(nèi)澇預警指標的建立

3.1 臨界致災雨量的確定

根據(jù)水文部門設置雨量站歷史資料及各流域暴雨特性、地形地質(zhì)特點等，分析計算市（縣）歷史城市內(nèi)澇災害發(fā)生時相對應的各時段降雨量及前期影響降雨量，確定在流域下墊面達到飽和時不同路段可能發(fā)生內(nèi)澇災害的臨界雨量參考值。

市（縣）級監(jiān)測到的1、2、3 h或時段降雨量值連續(xù)大超預警標準，州氣象臺發(fā)出暴雨臨近預報或暴雨紅色預警信號。緊急性預警，可以采用電話、傳真、喇叭、銅鑼等形式，采用傳真發(fā)送消息的，必須確認收達。緊急性預警要通知到單位主要負責人，一般還要通知到其他基層防汛工作人員（表4）。

3.2 城市內(nèi)澇預警指標的確定

以城市內(nèi)澇流量的4個重現(xiàn)期分別表征城市內(nèi)澇災害氣象風險預警4個等級，即Ⅳ級（有一定風險）、Ⅲ級（風險較高）、Ⅱ級（風險高）、Ⅰ級（風險很高），依次用藍色、黃色、橙色、紅色表示（表5）。

3.3 等級與受災程度

根據(jù)內(nèi)澇災害對交通要道、商業(yè)、居民社區(qū)、地上（地下）車庫等易損性承災體的影響，將城市內(nèi)澇按積水深度劃分為4個等級（表6）：有一定風險、風險較高、風險高、風險（上接第212頁）

很高。根據(jù)此等級劃分標準，對臨夏市、和政縣7個內(nèi)澇點進行等級劃分，有一定風險等級點為4個，占總內(nèi)澇點的57%；風險較高等級點為2個，占總內(nèi)澇點的29%；風險高等級點為1個，占總內(nèi)澇點的14%；基本無高風險等級內(nèi)澇發(fā)生[10]。

4 結論

臨夏市、和政縣城市內(nèi)澇點空間分布不是很均勻；內(nèi)澇點發(fā)生內(nèi)澇頻率最高為41%，最低為18%；7—8月為城市內(nèi)澇發(fā)生高峰期，占年內(nèi)澇總次數(shù)的80%；2：00—5：00、15：00—17：00為城市內(nèi)澇發(fā)生的2個明顯的高峰時段。

內(nèi)澇按積水深度劃分為有一定風險、風險較高、風險高、風險很高4個等級，其中風險較高等級為內(nèi)澇發(fā)生的主要等級，占總內(nèi)澇次數(shù)的75%。

短時強降水是造成城市積澇的主要原因，1 h和3 h降水量與積水深度具有很高的相關性，是積水深度的重要影響因素。

5 參考文獻

[1] 黃澤鈞.關于城市內(nèi)澇災害問題與對策的思考[J].水科學與工程技術，2012（1）：7-10.

[2] 李洋.城市內(nèi)澇原因及對策淺析[J].安徽建筑，2011（1）：127.

[3] 蔣芳，蔡玉高，孫麗萍.中國南方頻遭暴雨 挑戰(zhàn)催變城市治水理念[EB/OL].（2010-06-21）[2016-07-12].http：//news.qq.com/a/20100621/002043.htm.

[4] 薛春芳，王建鵬，薛榮，等.基于GIS的西安城市強降水內(nèi)澇預報預警系統(tǒng)[J].陜西氣象，2008（3）：6-9.

[5] 莊紅波，高瑞泉，饒華炎.城市內(nèi)澇監(jiān)測技術的應用研究[J].氣象科技，2013，41（2）：378-383.

[6] 王建鵬，薛春芳，解以揚，等.基于內(nèi)澇模型的西安市區(qū)強降水內(nèi)澇成因分析[J].氣象科技，2008，36（6）：772-775.

[7] 丁躍元.德國雨水利用技術[J].北京水利，2002（6）：38-40.

[8] 李俊奇，鄺諾，劉洋，等.北京城市雨水資源利用政策剖析與啟示[J].中國給水排水，2008，24（12）：75-78.

[9] 高維英，李明，李菁，等.西安城市內(nèi)澇分布特征及其與降雨量的關系[J].陜西氣象，2014（2）：17-20.

[10] AU S W C.Rain-induced Slope Instability in Hong Kong[J].Engineering Geology，1998，5（1）：1-36.